程序控制和數(shù)值控制演示文稿

程序控制和數(shù)值控制演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)（優(yōu)選）程序控制和數(shù)值控制當(dāng)前第2頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)概述利用數(shù)字控制原理實(shí)現(xiàn)的機(jī)械加工繪圖設(shè)備數(shù)字控制機(jī)床線切割機(jī)數(shù)字繪圖儀當(dāng)前第3頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)4.2數(shù)字程序控制技術(shù)數(shù)字程序控制就是能夠根據(jù)數(shù)據(jù)和預(yù)先編制好的程序，控制生產(chǎn)機(jī)械按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制數(shù)字程序控制系統(tǒng)一般由輸入裝置、輸出裝置、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置等組成數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的軌跡控制策略是插補(bǔ)和位置控制當(dāng)前第4頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)開環(huán)數(shù)值控制開環(huán)數(shù)值控制系統(tǒng)的一般組成：

—

輸入輸出設(shè)備、控制器、插補(bǔ)器、工作臺(tái)當(dāng)前第5頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)開環(huán)數(shù)值控制數(shù)值控制的基本原理當(dāng)前第6頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)開環(huán)數(shù)值控制

◆逐點(diǎn)輸入加工軌跡的坐標(biāo)不現(xiàn)實(shí)

◆數(shù)控加工輪廓一般由直線、圓弧組成，也可能有一些非圓曲線輪廓，因此可以用分段曲線（曲線基點(diǎn)和曲線屬性）擬合加工輪廓

◆輸出裝置為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)每個(gè)軸以一定距離的步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際加工輪廓是以折線軌跡擬合光滑曲線當(dāng)前第7頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)開環(huán)數(shù)值控制

◆步驟：

★曲線分段：－圖中曲線分為三段，分別為ab、bc、cd，a、b、c、d四點(diǎn)坐標(biāo)送計(jì)算機(jī)－分割原則：應(yīng)保證線段所連的曲線與原圖形的誤差在允許范圍之內(nèi)當(dāng)前第8頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

★插補(bǔ)計(jì)算：－插補(bǔ)計(jì)算：給定曲線基點(diǎn)坐標(biāo)，求得曲線中間值的數(shù)值計(jì)算方法－插補(bǔ)計(jì)算原則：通過給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點(diǎn)，這些中間點(diǎn)的坐標(biāo)值以一定的精度逼近給定的線段－插補(bǔ)：直線插補(bǔ)、二次曲線插補(bǔ)（圓弧、拋物線、雙曲線等）當(dāng)前第9頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

★折線逼近：－根據(jù)插補(bǔ)計(jì)算出的中間點(diǎn)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)x、y方向上的步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)繪圖筆、刀具等，從而繪出圖形或加工所要求的輪廓

－步長(zhǎng)：刀具對(duì)應(yīng)于每個(gè)脈沖移動(dòng)的相對(duì)位置，用△x,△y表示

x方向步數(shù)：Nx＝(xe-x0)/△xY方向步數(shù)：Ny＝(ye-y0)/△y當(dāng)前第10頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)所謂逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法，就是它每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或是在給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。如果原來在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方走，如果原來在給定軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面走，……

如此，走一步，看一看，比較一次，決定下一步走向，以便逼近給定軌跡，

即形成“逐點(diǎn)比較法”插補(bǔ)。

當(dāng)前第11頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)逐點(diǎn)比較法是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個(gè)脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量(每走一步的距離)取得足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求。

◆一點(diǎn)一比較，一步步逼近：刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較一次，決定下一步的進(jìn)給方向

◆用階梯狀折線來逼近直線或圓弧等曲線

◆逐點(diǎn)比較法的最大誤差：一個(gè)脈沖當(dāng)量（步長(zhǎng)）當(dāng)前第12頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)

◆

第一象限內(nèi)的直線插補(bǔ)

當(dāng)前第13頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

一點(diǎn)一比較,步步來逼近。

1、A+、A-區(qū)域

以O(shè)P直線為界，直線上方點(diǎn)(M“)：直線下方點(diǎn)(M‘)：當(dāng)前第14頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

因此，第一象限內(nèi)任一點(diǎn)M(xi,yi)，有以下3種情形：

(1)直線上：

(2)直線上方：

(3)直線下方：為A-區(qū)域2、原始偏差判別式偏差判別：

—

若Fm=0，則點(diǎn)M在OP直線段上

—

若Fm>0，則點(diǎn)M在OP直線段的上方

—

若Fm<0，則點(diǎn)M在OP直線段的下方為A+區(qū)域當(dāng)前第15頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★進(jìn)給方向確定：

—

當(dāng)Fm≥0時(shí)，沿+x軸方向走一步

—

當(dāng)Fm<0，沿+y方向走一步

—

當(dāng)目前坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相等，停止插補(bǔ)當(dāng)前第16頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★偏差計(jì)算的簡(jiǎn)化：

—

設(shè)加工點(diǎn)在

M點(diǎn)，若Fm

≥0，這時(shí)沿+x軸方向走一步至M＋1點(diǎn)，則走一步的新坐標(biāo)為該點(diǎn)偏差為：

Fm+1=ym+1

xe-xm+1

ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye

—

設(shè)加工點(diǎn)在

M點(diǎn)，若Fm<0，這時(shí)沿+y軸方向走一步至M＋1點(diǎn)，則走一步的新坐標(biāo)為該點(diǎn)偏差為：

Fm+1=ym+1

xe-xm+1

ye=(ym+1)xe–

xmye=Fm+xe

當(dāng)前第17頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★終點(diǎn)判斷：

—

雙計(jì)數(shù)器法：設(shè)置x，y軸兩個(gè)減法計(jì)數(shù)器Nx和Ny

，加工前分別存入終點(diǎn)坐標(biāo)xe和ye

，x(y)軸每進(jìn)給一步則Nx

–1(Ny

–1）,當(dāng)Nx和Ny

均為0，則認(rèn)為達(dá)到終點(diǎn)

—

單計(jì)數(shù)器法：設(shè)置一個(gè)終點(diǎn)計(jì)數(shù)器Nxy

,x

或y

軸每進(jìn)給一步則Nxy

–1，當(dāng)Nxy

為0，則認(rèn)為達(dá)到終點(diǎn)當(dāng)前第18頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)第一象限直線插補(bǔ)計(jì)算流程①偏差判別，判斷上一步進(jìn)給后的偏差值F≥0還是F<0；②坐標(biāo)進(jìn)給，根據(jù)偏差判別的結(jié)果和所在象限決定在哪個(gè)方向上進(jìn)給一步；③偏差計(jì)算，計(jì)算出進(jìn)給一步后的新偏差值，作為下一步進(jìn)給的判別依據(jù)。④終點(diǎn)判別，終點(diǎn)判別計(jì)數(shù)器減1，判斷是否到達(dá)終點(diǎn)，當(dāng)前第19頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)（2）直線插補(bǔ)子程序（L_INSERT）的設(shè)計(jì)

(R5)為計(jì)數(shù)器，初值設(shè)置總步進(jìn)數(shù)；(R6)=ye，(R7)=xe，(R4)為偏差Fi(補(bǔ)碼數(shù))L_INSERT：MOVR4，#00HLOOP：MOVA，R4 RLCA JCTL1 MOVA，R4 CLRC SUBBA，R6 MOVR4，A ACALLSTEP1；調(diào)用+X方向的步進(jìn)子程序

AJMPTL2TL1：MOVA，R4 CLRC ADDA，R7 MOVR4，A ACALLSTEP2；調(diào)用+Y方向的步進(jìn)子程序

TL2：DJNZR5，LOOP RET當(dāng)前第21頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

◆

四象限內(nèi)的直線插補(bǔ)

—

2象限：1象限以y軸鏡象

—

4象限：1象限以x軸鏡象

—3象限：1象限旋轉(zhuǎn)180度當(dāng)前第22頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)表四象限的進(jìn)給脈沖和偏差計(jì)算偏差判別F≥0F<0進(jìn)給A1+Δx+ΔyA2-Δx+ΔyA3-Δx-ΔyA4+Δx-Δy偏差計(jì)算F′=F-|ye|F′=F+|xe|當(dāng)前第23頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)直線插補(bǔ)流程圖(1)x、y方向走一步，要判斷正、負(fù)方向;(2)終判計(jì)數(shù)器初值、偏差計(jì)算中的xe、ye均為絕對(duì)值;當(dāng)前第24頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)例：加工第1象限直線OA，起點(diǎn)為O（0，0），終點(diǎn)為A(6，4)，試進(jìn)行插補(bǔ)并作走步軌跡圖。解：進(jìn)給總步數(shù)Nxy＝|6-0|+|4-0|=10xe=6，ye=4,F0=0,xoy=1 當(dāng)前第25頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)§4.3開環(huán)數(shù)值控制當(dāng)前第26頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)

例：起點(diǎn)(0,0)，終點(diǎn)(5,2)，計(jì)算插補(bǔ)過程，畫出走步軌跡步數(shù)偏差判別進(jìn)給方向偏差計(jì)算終點(diǎn)判別

0F=071A+(F>0)+x0-2=-26 2A-(F<0)+y-2+5=353A+(F>0)+x3–2=

144A+(F>0)+x1–2=-135A-(F<0)+y-1+5=426A+(F>0)+x4–2=

217A+(F>0)+x2–2=00當(dāng)前第27頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)

◆第一象限內(nèi)的圓弧插補(bǔ)當(dāng)前第28頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★偏差定義：

M點(diǎn)偏差Fm=Rm2-R2=xm2+ym2-R2★

偏差判別：

—

若Fm=0，則M

點(diǎn)在圓弧上

—

若Fm>0，則M

點(diǎn)在圓弧外

—

若Fm

<0，則M

點(diǎn)在圓弧內(nèi)當(dāng)前第29頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★進(jìn)給方向確定：

—

對(duì)逆圓弧插補(bǔ)：當(dāng)Fm

≥0時(shí)，沿–x軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時(shí)，沿+y方向走一步

—

對(duì)順圓弧插補(bǔ)：當(dāng)Fm

≥0時(shí)，沿–y軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時(shí)，沿+x方向走一步當(dāng)前第30頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★偏差計(jì)算的簡(jiǎn)化（以逆圓弧插補(bǔ)為例）：

—

當(dāng)Fm≥

0時(shí)，向–x方向進(jìn)給一步，新點(diǎn)坐標(biāo)為（xm+1，ym+1)=(xm－1,ym

)

該點(diǎn)偏差為

—

當(dāng)Fm<0時(shí)，向+y方向進(jìn)給一步，新點(diǎn)坐標(biāo)為（xm+1，ym+1)=(xm,ym

+1

)

該點(diǎn)偏差為當(dāng)前第31頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)★終點(diǎn)判斷：

—

與直線插補(bǔ)方法相同，可以采用雙計(jì)數(shù)器方法或單計(jì)數(shù)器方法★插補(bǔ)計(jì)算步驟： 偏差判別->坐標(biāo)進(jìn)給->偏差計(jì)算->坐標(biāo)計(jì)算->終點(diǎn)判斷直線插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用終點(diǎn)坐標(biāo)xe，ye圓弧插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用前一點(diǎn)坐標(biāo)xm，ym當(dāng)前第32頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)第一象限逆圓插補(bǔ)的流程圖圖4.14當(dāng)前第33頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)Y_INSERT：MOVR4，#00HLOOP：MOVA，R4 RLCA JCYY1 DECR6 MOVA，R6 CLRC RLCA MOVB，A MOVA，R4 DECA CLRC SUBBA，B MOVR4，A ACALLSTEP4 AJMPYY2YY1：INCR7 MOVA，R7 CLRC RLCA MOVB，A MOVA，R4 DECA ADDA，B MOVR4，A ACALLSTEP1YY2：DJNZR5，LOOP RET

STEP1、STEP4分別為+X、-Y走步子程序當(dāng)前第34頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)例：加工第1象限逆圓弧AB，起點(diǎn)為A（4，0），終點(diǎn)為B(0，4)，試進(jìn)行插補(bǔ)并作走步軌跡圖。解：進(jìn)給總步數(shù)Nxy＝|4-0|+|4-0|=8當(dāng)前第35頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)§4.3開環(huán)數(shù)值控制當(dāng)前第36頁(yè)\共有40頁(yè)\編于星期三\7點(diǎn)圖

圓弧插補(bǔ)走步軌跡圖例假設(shè)加工第一象限逆圓弧AB，起點(diǎn)A的坐標(biāo)值為x0=4，y0=3，終點(diǎn)B的坐標(biāo)值為xe=0，ye=5。試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。當(dāng)前第37頁(yè)